根據ACAM亞(ya) 琛增材製造中心在2021年formnext深圳展會(hui) 上關(guan) 於(yu) 《增材製造技術“深潛”-前沿發展趨勢》的分享，3D打印-增材製造的發展趨勢朝向多維度的深化層麵，麵向量產(chan) 應用，向應用端深度延伸走向產(chan) 業(ye) 化的一條發展路徑是新材料與(yu) 新製造工藝的結合。

根據3D科學穀的市場觀察，在新材料與(yu) 新工藝的結合方麵，德國Schunk不僅(jin) 使用普通材料實現了這項未來技術，而且還使用陶瓷、特殊粉末金屬、纖維增強複合材料和多組分材料 3D 打印等高性能材料實現了增材製造。

Schunk

麵向量產(chan)

3D打印陶瓷

Schunk

多年來，技術陶瓷的 3D 打印隻是工程界的一個(ge) 夢想。很難想象這個(ge) 過程會(hui) 使用如此堅硬的材料。尤其是考慮到陶瓷在燒結過程中會(hui) 收縮。長期以來，可製造零件的最大尺寸限製在幾立方厘米。然而，3D打印陶瓷技術正在獲得不斷的突破……

根據3D科學穀的市場觀察，Schunk從(cong) 2014 年開始進行滲矽反應結合碳化矽 (RBSiC)的 3D 打印，當時Schunk投資了一台粉末床打印機，隨著時間的推移，Schunk已經取得了進展。從(cong) 那時起，Schunk就專(zhuan) 注於(yu) 這種材料的 3D 打印，因為(wei) ：RBSiC 注定用於(yu) 3D 打印。主要是因為(wei) 它在燒結過程中不收縮。這使Schunk能夠生產(chan) 大規格和高密度部件。在Schunk的 3D 打印過程中創建的材料稱為(wei) IntrinSiC。

基本上，Schunk可以使用所有傳(chuan) 統的成型技術。然而，3D 打印毛坯零件是Schunk實現前所未有的設計自由度的好方法。對於(yu) 零件的燒製，Schunk仍然使用Schunk傳(chuan) 統的高溫工藝，這樣可以控製成本。

為(wei) 什麽(me) RBSiC在燒結過程中不收縮？RBSiC 收縮率低的原因是部分矽與(yu) 碳反應形成碳化矽，並與(yu) 初級碳化矽一起形成三維陶瓷基體(ti) 。另一方麵，其餘(yu) 的矽填充所有剩餘(yu) 的空隙。

目前Schunk能夠生產(chan) 長 1.8 m、寬 1 m 和高 0.7 m 的零件。根據3D科學穀的了解，當前Schunk每天可以處理超過兩(liang) 噸的碳化矽。這使得Schunk不僅(jin) 是第一家為(wei) 這種尺寸的 RBSiC 產(chan) 品開發合格且可重複的 3D 打印工藝的公司，而且也是第一家將該技術帶入批量生產(chan) 規模的公司。

不過一開始的時候，Schunk意識到3D打印陶瓷並不是一件容易的事。材料的硬度、強度、密度和彈性模量等特性最初無法跟上Schunk傳(chuan) 統材料的水平，那時候時不時遇到裂縫問題。

但現在這些問題都被克服了，Schunk的 3D 打印材料與(yu) Schunk傳(chuan) 統的 RBSiC 處於(yu) 同一水平。Schunk現在可以為(wei) 客戶提供他們(men) 想要的任何零件的最佳工藝。

碳化矽幾乎和金剛石一樣硬。因此，對其進行加工非常昂貴且耗時。另一方麵，Schunk的 3D 打印工藝，Schunk可以生產(chan) 近淨形狀的零件並最大限度地減少硬加工。此外，3D打印技術提供了幾乎無限的設計自由，Schunk能夠實現使用傳(chuan) 統方法無法想象的複雜幾何形狀。

與(yu) 此同時，Schunk與(yu) 客戶一起開發了多種產(chan) 品，例如，用於(yu) 間接加熱的優(you) 化輻射管。使用傳(chuan) 統的成型工藝，可行的內(nei) 部結構是有限的。另一方麵，借助 3D 打印，Schunk可以生產(chan) 出表麵積更大的複雜結構，從(cong) 而提高整個(ge) 係統的效率。

另一個(ge) 例子是全新開發的 IntrinSiC 換熱式燃燒器或 IRecu，用於(yu) 間接加熱熱處理爐。該產(chan) 品利用了 3D 打印的所有靈活性。憑借 3D 打印的陀螺結構，它將能源效率最大化到前所未有的水平。

此外，Schunk製造需要剛性和重量輕的機器部件。與(yu) 傳(chuan) 統的模製和後加工零件相比，Schunk的 3D 打印工藝在這方麵要經濟得多。Schunk開發的零件與(yu) 原始結構相比重量減輕了 30%，而不會(hui) 影響剛度。

燒結金屬的3D打印

金屬的增材製造一直是一個(ge) 挑戰。由於(yu) 它們(men) 的高熔點，必須開發特殊工藝。這些包括直接激光熔化，其中激光或其他小型熱源將粉末熔化到表麵上並立即熔化。一些機器製造商和服務提供商在此過程中取得了成功。然而，雄克采取了不同的方法……

Schunk采取的是粘結劑噴射3D打印技術，這種粘結劑噴射方法的一大優(you) 點是不需要粉末床中的支撐結構，因此可以在彼此的頂部打印許多零件。除了粘接劑噴射成型技術外，Schunk還使用與(yu) 金屬粉末注射成型MIM相同的工藝和設備，這些工藝和設備已在數十年的大規模生產(chan) 中得到證明。

作為(wei) 汽車零件供應商，Schunk需要一種不僅(jin) 適用於(yu) 原型製作，而且適用於(yu) 批量生產(chan) 的 3D 打印技術。金屬粘結劑噴射使Schunk每天可以一次打印數千個(ge) 零件。然後在Schunk的連續爐中進行脫脂和燒結。這使得每個(ge) 零件的平均周期時間可與(yu) 所有其他高效的批量生產(chan) 過程相媲美。這就是使這個(ge) 過程如此有吸引力的原因。

根據3D科學穀的了解，Schunk目前與(yu) 一家機器製造商一起開發了一個(ge) 3D 打印的銅部件來優(you) 化他的機器的性能。在這裏，3D 打印的設計自由度使Schunk能夠在組件內(nei) 部創建不可見的冷卻通道。在這裏，Schunk利用了銅非常好的導熱性以及電子元件傳(chuan) 統上所需的導電性。

銅金屬的3D打印技術 3D科學穀《銅金屬3D打印白皮書(shu) 》

Schunk還為(wei) MIM係列生產(chan) 製作了許多測試樣品，以減少加工和測量的項目時間。例如，通常使用 MIM 工藝生產(chan) 的基板。同樣，客戶可以從(cong) 最大的設計自由度中受益，無需模具成本，可實現快速交付。

Schunk

在此期間，Schunk已經能夠使用 3D 打印來實現與(yu) 傳(chuan) 統工藝相同的材料特性。這一成功引起了Schunk汽車和航空航天行業(ye) 客戶的極大興(xing) 趣，他們(men) 希望使用Schunk的技術用於(yu) 每年約 10,000 至 50,000 件的中型批量生產(chan) 。

纖維增強複合材料的 3D 打印

纖維增強材料的增材製造具有挑戰性。有多種不同的方法，每種方法都有自己的應用。為(wei) 了使用 3D 打印生產(chan) 連續纖維增強材料，Schunk 希望更進一步。

基本上，塑料的 3D 打印與(yu) “熔融沉積建模”或“熔融長絲(si) 製造”一起工作。在這些過程中，打印頭將熔化的塑料細絲(si) 按路徑逐層施加到選定區域。纖維增強是通過將短纖維（<1 毫米，約 300 微米）混合到長絲(si) 或複合物中獲得的。

更大的挑戰是用連續纖維打印。在此，在打印過程中將纖維插入塑料長絲(si) 中或將連續長絲(si) 滲入。在每個(ge) 打印層或線的末端，纖維被切斷。也可以使用具有連續纖維的熱固性樹脂，例如通過紫外線照射使樹脂固化。

所有這些技術都令人著迷，並為(wei) 碳纖維增強塑料開辟了新的應用領域，但Schunk想更進一步。

這Schunk的目標是使用碳纖維增強碳 (CFC) 的連續纖維增強材料進行 3D 打印。在這種材料中，樹脂在至少 1,000 攝氏度的高溫工藝步驟中轉化為(wei) 碳。此類具有多種變體(ti) 的材料係列廣泛用於(yu) 高端應用，是 Schunk 的專(zhuan) 長。為(wei) 此，Schunk與(yu) 初創企業(ye) 和研究機構合作，開發正確的加工工藝，並將增材製造的新設計自由度用於(yu) 連續纖維增強碳。

不過要充分利用新的自由度來塑造和開發用於(yu) 3D 打印的零件，還有很長的路要走。Schunk已經開始批量生產(chan) 零件，銷售額也在穩步增長。Schunk今年將推出 IntrinSiC-B4C陶瓷材料，是航空航天、車輛保護和身體(ti) 保護等複雜保護應用的完美選擇。嚴(yan) 格的公差是Schunk目前正在探索的另一個(ge) 領域。

新材料與(yu) 新工藝的結合，將誕生全新的市場機遇，3D打印-增材製造正在向多維度的深化層麵發展。